CN1360744A - 螺旋天线制造装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种螺旋天线制造装置和方法。控制器控制芯体驱动器和滚筒驱动器按照根据芯体和滚筒的直径预先设置的每分钟转数转动芯体和滚筒,并控制芯体驱动器按照根据天线的工作频带设置的移动速度纵向移动芯体。当芯体和滚筒接触时,它们在相反方向转动,由于芯体转动,胶盒中的胶与芯体表面一起移动并印刷在芯体表面上。由于芯体转动并在纵向移动,在芯体上形成螺旋线。根据芯体的纵向移动速度改变芯体上形成的螺旋线的螺距,根据螺旋线的螺距改变天线工作频带。通过控制芯体驱动器按照根据天线的工作频带为各个步骤设置的移动速度在纵向移动芯体,可以形成包括多个具有在该芯体表面上印刷的不同螺距的多个螺旋线的螺旋线单元。

Description

螺旋天线制造装置及其方法

本发明背景技术

发明领域

本发明涉及一种螺旋天线制造装置和方法。更具体地说，本发明涉及一种螺旋天线，和一种自动制造该螺旋天线的装置和方法。

背景技术

螺旋天线广泛应用于移动站。螺旋天线是其中铜线螺旋缠绕在由绝缘材料制造的芯体上的天线，从而能使天线的尺寸减小。螺旋天线的性能极大地影响移动站的性能。

参照附图，说明现有技术的螺旋天线。

图1(a)和(b)表示常规移动站中使用的现有技术的螺旋天线的示意图。

如图1(a)所示，常规螺旋天线的形成是使铜线2螺旋地缠绕在塑料芯体1上，即一个绝缘芯体上。与外部电路电连接的一个导电馈线3形成在塑料芯体1的下部上。用塑料树脂4密封塑料芯体1的一个外部表面。

该常规天线利用下列方法制造。参照图1(a)，在圆柱形芯体1的外表面上螺旋地形成线槽，将长度为λ/4的铜线2缠绕在芯体1上以形成螺旋线。接下来，作为固定金属体的导电馈线3被附着在塑料芯体1的下部，通过注塑成型工艺利用塑料树脂4模塑芯体1的外表面，由此完成螺旋天线的制造。

这种螺旋天线的特性取决于螺旋线，即铜线的总长度、铜线之间的螺旋螺距和芯体的直径。因此，这些尺寸必须仔细设计以便使螺旋天线工作在所希望的频带上。

然而，在如上所述制造螺旋天线的情况下(即，在塑料芯体上缠绕铜线)，由于塑料的射频(RF)特性低，该天线自身的频率特性降低。另外，制造开槽塑料芯体所需的注塑和模塑工艺具有伴随着高次品率的缺点。这些工艺也很难进行大批生产。

因此，已经开发了不使用芯体的螺旋天线。图1(b)表示不使用芯体的现有技术的螺旋天线。

如图1(b)所示，螺旋天线包括螺旋线圈5、形成在该线圈5的下端的馈线3、形成为围绕线圈5的封套的塑料树脂4。

当制造这种螺旋天线时，工作人员将线圈5切割成预定长度，将馈线3附着在切断的线圈5的下端，用塑料树脂4模塑线圈5的外表面以完成螺旋天线的制造。

现在存在许多种无线电通信业务，例如码分多址(CDMA)、个人通信业务(PCS)、全球移动通信系统(GSM)和数字欧洲无绳电话(DECT)，每种业务使用不同频带。因为使用不同的频带以及这些无线电通信业务一般不兼容，需要设计能够在各种频带使用的多波段天线。图2(a)和(b)表示现有技术移动站中使用的附加常规螺旋天线的示意图。

如图2(a)所示，在塑料芯体1上形成具有不同设计谐振频率的两条铜线2，该芯体以绝缘材料制造。如图2(b)所示，该螺旋天线也可以利用螺旋线圈5而不使用芯体制造。通过使上部线圈5a的螺旋数量和螺距与下部线圈5b的不同，可以制造出工作在不同谐振频带的螺旋天线。

由于在移动站使用的频率变得更高，需要具有高精度的螺旋天线。可是，在通过常规方法制造螺旋天线的情况下，因为工作人员根据工作频带将线圈手工切割成预定长度，生产效率受到限制并且降低了精度。另外，在没有芯体而使用线圈的情况下，由于线圈因线圈自身的弹性而变形，不能进行表面模塑加工。代之以将树脂制造的套子放置在线圈上以保护该线圈。因此，在金属馈线和线圈之间的粘接强度可能减弱，以致有时不能实现天线的平稳工作。在使用芯体的常规天线情况下，因为模塑加工期间以高压注塑树脂，与线圈的碰撞导致线圈变形。这可能导致改变天线的谐振频率，由此降低生产效率。

另外，因为谐振频率可能因线圈中的不同应力而改变，工作人员必须手工调谐所有天线。为此原因和其他原因，很难使常规螺旋天线的制造加工自动化。这导致低生产率，最终增加了制造成本。除了这些问题外，由于常规螺旋天线安装在通信装置的顶部并且从那里突出，即因为该天线的外部安装，当设备掉落等情况发生时该螺旋天线可能由于受到震动而损坏。另外，这种结构也使通信设备难以操作。为克服这些问题，正开发可以设置在通信装置内部的螺旋天线，一种这样的螺旋天线是微带贴片天线。可是，因为常规内置天线的辐射器的尺寸必须是λ/2，该天线的整个尺寸变得非常大。为增加微带天线的可使用带宽，辐射器的宽度和基片的厚度必须增加，因此，天线的整个体积和重量增加。因此，这种内置天线不适合于用作移动站的螺旋天线。

在常规内置天线中，由于辐射只发生在上面形成辐射器的基片的上部方向，不朝向上面形成接地线路的基片下部，该天线产生了方向性。结果，天线的灵敏度随着天线指向的方向而改变。

在此要指出的重要一点是：在移动站中安装图1和2的螺旋天线是不可行的，因为这将使移动站的尺寸小型化更困难。即，因为通过在塑料芯体上缠绕铜线或利用弹簧型线圈形成该天线，当移动站受到外部冲击时铜线或线圈可能变形。因此，必须用外罩模塑或封闭该天线以便防止这种变形，这增加了移动站的整体尺寸。另外，需要另外的金属固定件来与移动站的印刷电路板(PCB)连接，这又增加了移动站的尺寸。另外，因为在表面安装结构中设置天线困难性，几乎不可能将该天线安装在通信设备内。

由于平面倒F形天线(PIFA)的尺寸也校大，PIFA不能应用于诸如无线LAN卡之类的小型设备。PIFA也具有方向性问题。在某些情况下，该天线被制造成为芯片并且装备在设备内部。可是，这种芯片型天线具有较低的天线性能，因此只能用在如无绳电话之类的设备中。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动制造螺旋天线的装置和方法。

在本发明的一方面中，螺旋天线制造装置包括由绝缘材料制成的芯体；在芯体表面上印刷导电粘性胶以形成螺旋线的第一滚筒；转动第一滚筒的滚筒驱动器；转动芯体和在纵向移动芯体的芯体驱动器；和控制滚筒驱动器和芯体驱动器以控制芯体每分钟的转数、芯体的纵向移动速度、和按照该天线的工作频带设置滚筒每分钟的转数、纵向移动速度的控制器。

该装置进一步包括容纳粘性胶的胶盒；和一个包括将粘性胶注入胶盒的粘性胶注射器的粘性胶供应器。

该装置进一步包括一个或几个接触胶盒内的粘性胶并且转动的第二滚筒，将粘性胶提供给第一滚筒。

第一滚筒的外周边以预定角度倾斜。

第一滚筒中心部分的直径大于第一滚筒外部的直径。

该装置进一步包括一个将芯体装配到与第一滚筒接触的位置的芯体提供器；和烘干上面形成有螺旋线的芯体的烘干器。

在本发明的另一个方面，螺旋天线制造装置包括由绝缘材料制成的芯体；将导电粘性胶印刷在芯体表面上以形成螺旋线单元的滚筒，该螺旋线单元包括第一频带的第一螺旋线和第二频带的第二螺旋线；转动该滚筒的滚筒驱动器；转动该芯体和在芯体的纵向移动该芯体的芯体驱动器；和控制滚筒驱动器和芯体驱动器以控制芯体每分钟的转数和滚筒每分钟的转数，并且依次按照根据该天线工作的第一频带所设置的第一移动速度和根据该天线工作的第二频带所设置的第二移动速度控制芯体驱动器的控制器。

在本发明的又一个方面，一种螺旋天线制造方法，包括步骤：在绝缘材料制成的芯体表面上印刷导电螺旋线；将该天线一部分浸在导电粘性胶中以形成端子；将馈线连接到该芯体的端子，将该馈线与外部电路电连接；和利用绝缘材料外罩封闭该芯体的外部。

附图简要说明

归入并构成说明书一部分的附图表示了本发明的实施例，它们与说明书一起解释本发明的原理：

图1(a)和(b)表示现有技术的移动站中使用的常规螺旋天线的示意图；

图2(a)和(b)表示现有技术的移动站中使用的另一种常规螺旋天线的示意图；

图3表示按照本发明第一优选实施例的螺旋天线制造装置的示意图；

图4表示图3的螺旋天线制造装置的详细图；

图5(a)和(b)表示图3所示的芯体和滚筒处在接触状态的侧视图；

图6表示按照本发明第一优选实施例的已经历连续制造加工后的螺旋天线的侧视图；

图7表示按照本发明第二优选实施例的螺旋天线制造装置的示意图；

图8(a)和(b)表示图7所示的芯体和滚筒处在接触状态中的侧视图；

图9表示按照本发明第二优选实施例印刷在芯体上的螺旋线；

图10表示按照本发明第二优选实施例的已经历连续制造加工后的螺旋天线的侧视图；

图11表示按照本发明第二优选实施例的螺旋天线的频率特性；

图12表示按照本发明第三优选实施例的螺旋天线；

图13(a)表示在上面安装了图12的螺旋天线的PCB基板；

图13(b)表示图12的螺旋天线安装在通信设备的PCB基板上的状态；

图14和15表示按照本发明第三优选实施例将螺旋天线安装在PCB基板上的不同位置的各种例子；

图16(a)和(b)分别表示按照本发明第四优选实施例上面安装了螺旋天线的PCB基板的平面图和侧视图；

图17表示按照本发明第四优选实施例将螺旋天线安装在PCB基板上的不同位置的各种例子；

图18表示按照本发明第五优选实施例在将螺旋天线附着在基板上之前和之后PCB基板的各个视图；

图19表示按照本发明第六优选实施例在其中安装两个螺旋天线的PCB基板的示意图；

图20(a)表示现有技术的移动站信号处理器的电路图；

图20(b)表示按照本发明第六优选实施例使用两个螺旋天线的移动站信号处理器的电路图；

图21表示按照本发明优选实施例达到数个滚筒的使用例子；

图22表示可以用于本发明优选实施例的滚筒的各种形式；

图23表示按照本发明第七优选实施例的螺旋天线制造装置的示意图；

图24表示按照本发明另一个优选实施例的螺旋天线的透视图。

具体实施方式

在下列详细说明中，仅仅通过实现本发明的发明人所考虑的最佳方式的说明简单地给出并描述本发明的优选实施例。应当理解，本发明能够进行各种修改而不脱离本发明的范围。因此，应当认为附图和说明书是说明性的而非限制性的。

图3表示按照本发明优选实施例的螺旋天线制造装置的示意图。图4表示图3的螺旋天线制造装置的详细示意图。

如图3所示，按照本发明第一优选实施例的螺旋天线制造装置包括芯体10；转动芯体10的芯体驱动器20；提供导电粘性胶的粘性胶提供器30；在芯体10的表面印刷粘性胶的滚筒40；转动滚筒40的滚筒驱动器50；和控制芯体驱动器20和滚筒驱动器50的控制器60。

芯体10是圆柱体并且由诸如塑料或陶瓷之类的绝缘材料制造。芯体驱动器20按照控制器60的控制转动芯体10，并且还在纵向移动芯体10。

粘性胶提供器30包括一个保存粘性胶的胶盒31；将粘性胶注入胶盒的粘性胶注射器32。粘性胶由具有导电性和预定粘度等级的材料制造。在本发明的第一优选实施例中，室温粘性胶与塑料芯体一起使用，而具有特别高导电性的高温粘性胶与陶瓷芯体一起使用。在此，正常温度和高温是指干燥粘性胶的温度。

滚筒40部分位于胶盒31内并且在芯体10的下面，滚筒40较低部分的零件接触粘性胶并且该滚筒40较高部分的零件接触芯体10。因此，当滚筒40转动时，粘性胶提供器30的胶盒31内的粘性胶被施加到该滚筒40的表面，然后转移印刷在转动芯体10的表面上。

该方法的结果是，根据粘性胶的粘度和形成滚筒40的零件的数量改变芯体10的表面上印刷的粘性胶的量。即，粘性胶粘度越大，印刷在芯体10上的粘性胶的量越大，并且滚筒40的零件数量越大，印刷在芯体10上的粘性胶的量越小。

在本发明的第一优选实施例中，两个滚筒，使用第一和第二滚筒41和42，以便将印刷在芯体10上的粘性胶的量到调节到适当程度。定位第一滚筒41与胶盒31中的粘性胶接触，将第二滚筒42定位在第一滚筒41之上以便与第一滚筒41和芯体10接触。然而，滚筒数量不限于此数量，也可能使用更多滚筒。

滚筒驱动器50按照控制器60的控制转动该滚筒40。在本发明的第一优选实施例中，滚筒驱动器50包括驱动第一滚筒41的第一滚筒驱动器51，和驱动第二滚筒42的第二滚筒驱动器52。按照第一优选实施例的芯体驱动器20、第一和第二滚筒驱动器51和52是电动机。

控制器60控制芯体驱动器20和滚筒驱动器50的操作以控制印刷在芯体10上的粘性胶图形。当芯体10和滚筒40转动时，芯体10在纵向移动。印刷的粘性胶图形形成为螺旋线11。形成在芯体10表面上的螺旋线的长度和螺距分别按转动芯体10和滚筒40的持续时间和纵向移动芯体10的速度而改变。

控制器60根据芯体10和滚筒40的直径规定芯体10和滚筒40每分钟的转数。控制器60根据所希望的天线工作频带改变芯体10的纵向移动速度以及芯体10和滚筒40的转动持续时间，以使粘性胶印刷在芯体10的表面作为对应长度和螺距的螺旋线11。

如图4所示，按照本发明第一优选实施例的螺旋天线制造装置进一步包括将处在未加工状态的芯体10设置到印刷位置，即与滚筒40接触的位置的芯体提供器70；通过以预定温度加热芯体10来烘干印刷了粘性胶的芯体10的烘干器80；和将印刷后的芯体传送到烘干器80的输送机90。

现在将描述按照本发明第一优选实施例的螺旋天线制造装置的操作。

首先，如图4所示，从芯体提供器70输出由塑料或陶瓷制造的芯体10，一个夹子握住输出的芯体10将它输送到印刷位置。同时，从粘性胶提供器30的粘性胶注射器32将导电粘性胶施加到胶盒31中。

当芯体10定位在印刷位置并将粘性胶提供给胶盒31时，控制器60从内部存储器(未示出)读取驱动芯体10和第一和第二滚筒41和42的控制值。在本发明的优选实施例中，在控制器60中设置并存储用于根据芯体10和滚筒40的直径控制芯体10和滚筒40每分钟的转数和根据天线的工作频带控制芯体10的纵向移动速度和芯体10的转动持续时间的多个控制数值。

控制器60按照根据芯体10和滚筒40的直径设置的预定每分钟的转数来驱动芯体驱动器20和滚筒驱动器50，并且按照根据天线的工作频带设置的芯体10的纵向移动速度来驱动芯体驱动器20。

随着控制器60转动第一和第二滚筒驱动器51和52以及芯体驱动器20，第一和第二滚筒41和42以及芯体10分别转动，并且芯体10由芯体驱动器20转动和同时被控制以预定速度在纵向移动。此时，第一和第二滚筒41和42在相反方向转动，芯体10在与第二滚筒42相反的方向转动。

图5(a)和(b)表示芯体10和滚筒40处在接触状态下的侧视图。如图5(b)所示，当第一滚筒41在逆时针方向转动时，第二滚筒42在顺时针方向转动并且芯体10在逆时针方向转动。第一和第二滚筒41和42以及芯体10每分钟的转数可以相同或不同。

随着第一滚筒41的转动，胶盒31中的粘性胶被施加到第一滚筒41的表面并且与第一滚筒41的转动一起移动。如图5(b)所示，当粘性胶来到点A-A’时，粘性胶施加到第二滚筒42，第二滚筒与第一滚筒41接触并且在相反方向转动。在该过程中，第二滚筒42按预定量减少施加到第一滚筒41表面的粘性胶的量。因此，如果将过量的粘性胶施加到第一滚筒41的表面，可以通过第二滚筒42随意对此进行调节。

如图5(b)所示，当通过与第二滚筒42的表面一起转动使粘性胶来到点B-B’时，施加到第二滚筒42的粘性胶开始被印刷在转动的芯体的表面。同时，随着芯体10转动并且还在纵向移动，如图3所示，螺旋线11形成在芯体10的表面。

当芯体10每分钟的转数与第二滚筒42每分钟的转数相同时，使螺旋线11形成具有均匀宽度，而当芯体10的纵向移动速度均匀时，使螺旋线11形成具有均匀螺距。当芯体10的纵向移动速度增加时，螺旋线11的螺距增加，而当芯体10的纵向移动速度减少时，螺旋线11的螺距减小。

控制器60将芯体驱动器20和滚筒驱动器50驱动根据天线的工作频带设置的预定持续时间，当超过该转动持续时间，控制器60停止芯体10和滚筒40的转动。从而在芯体10的表面形成具有对应于天线工作频带的长度的螺旋线。

在本发明的优选实施例中，由于由控制器60控制滚筒40每分钟的转数和芯体10每分钟的转数以及纵向移动速度，可以改善制造螺旋天线时作为最重要因素的螺旋天线的螺距的精度。结果，即使在制造高频带天线时也可以大大减少次品率。如果用高温粘性胶在芯体10的表面形成螺旋线，输送机90将印刷后的芯体10输送到图4的烘干器80。通过大约600-800℃温度的加热处理烘干输送到烘干器80的芯体10，根据该烘干处理，螺旋线，即印刷在芯体10表面的高温粘性胶变得具有导电性。这种情况下，将耐高温的陶瓷材料用作芯体10的材料，由此防止芯体10变形。另一方面，如果用室温粘性胶在芯体10表面形成螺旋线，由于粘性胶在室温下干燥，不需要执行烘干处理。这种情况下，通常用塑料作为芯体10的材料。

接下来，按照图6所示的步骤完成螺旋天线。图6表示按照本发明第一优选实施例已经历连续制造处理之后的螺旋天线的侧视图。粘性胶印刷在芯体10的表面以形成如图6(a)所示并如上所述的螺旋线。随后，将芯体10的下部浸入金属粘性胶内以形成如图6(b)所示的端子13，此后将金属固定件焊接在芯体10的端子13以形成图6(c)所示的馈线15。金属固定件使螺旋天线连接到诸如移动站之类的系统。接下来，将塑料树脂，即绝缘体外部模塑在芯体10的表面以形成外罩17，由此完成螺旋天线。

通过这些处理，制造出高精度螺旋天线，其中导电螺旋线印刷在芯体10的表面，电连接到外部电路的馈线15形成在芯体10的下部。接下来，描述按照本发明第二优选实施例的螺旋天线制造装置和方法。

图7表示按照本发明第二优选实施例的螺旋天线制造装置的示意图。相同的参考标号用于与第一实施例中出现的相同的元件。与本发明的第一优选实施例不同，控制器60控制芯体驱动器20和滚筒驱动器50的操作，以控制印刷在芯体10上的粘性胶的印刷图形，以使粘性胶的印刷图形形成为第一和第二螺旋线11和12。就是说，控制器60改变第一和第二螺旋线11和12的芯体10的纵向移动速度，以便改变芯体10的表面上形成的第一和第二螺旋线11和12的螺距。

控制器60按照根据芯体10和滚筒40的直径设置的每分钟的转数控制芯体10和滚筒40的转动，按照根据天线的工作频带设置的纵向移动速度控制芯体10在纵向的移动，以便粘性胶可以印刷成为具有预定长度和螺距的螺旋线，并且按照频带以两个或多个步骤改变芯体10的纵向移动速度，以使粘性胶被印刷成在芯体10的表面上具有不同螺距的第一和第二螺旋线11和12。

现在描述按照本发明第二优选实施例的螺旋天线制造装置的操作。

图8(a)和8(b)表示芯体10和滚筒40在接触状态下的侧视图。当芯体10位于印刷位置并且粘性胶被提供给胶盒31时，控制器60从存储器(未示出)读取控制值，以驱动芯体10以及第一和第二滚筒41和42。

在本发明的优选实施例中，多个控制值根据芯体10和滚筒40的直径控制芯体10和滚筒40每分钟的转数，和按照天线的工作频带控制芯体10的纵向移动速度以及芯体10和滚筒40的转动持续时间，在控制器60中设置和存储频带的数量。例如，在天线有两个频带的情况下，根据工作频带，为了使纵向移动速度改变两次，和为了改变每个步骤的移动速度而设置控制值。也可以根据天线的工作频带有区别地设置每个步骤的转动持续时间。

控制器60按照预定的每分钟的转数驱动芯体驱动器20以及第一和第二滚筒驱动器51和52，按照根据天线的工作频带和频带的数量为每个步骤不同设置的纵向移动速度来驱动芯体驱动器20。例如，当制造可在两个不同工作频带工作的双频带螺旋天线时，控制器60按照与第一频带对应的第一移动速度驱动芯体驱动器20达第一转动持续时间，并且当第一转动持续时间期满时，控制器60随后按照与第二频带对应的第二移动速度驱动芯体驱动器20达第二转动持续时间，以便在相应的步骤中以不同的第一和第二移动速度移动芯体10。

当控制器60转动第一和第二滚筒驱动器51和52以及芯体驱动器20时，第一和第二滚筒41和42以及芯体10分别转动，由芯体驱动器20转动芯体10并同时控制芯体10在纵向方向移动。此时，第一和第二滚筒41和42在相反方向转动，芯体10在与第二滚筒42相反的方向转动。

例如，如图8(b)所示，当第一滚筒41在逆时针方向转动时，第二滚筒42在顺时针方向转动而芯体10在逆时针方向转动，与第二滚筒42相反。第一和第二滚筒41和42以及芯体10的每分钟的转数可以相同或不同。

随着第一滚筒42的转动，胶盒31中的粘性胶被施加到第一滚筒41的表面并且与第一滚筒41的转动一起移动。如图8(b)所示，当粘性胶到达点A-A’时，粘性胶被施加到第二滚筒42，该第二滚筒与第一滚筒41接触并且在相反方向转动。在该过程中，第二滚筒42将施加到第一滚筒41表面的粘性胶的量减少预定的量。因此，如果将过量的粘性胶施加到第一滚筒41的表面，可以由第二滚筒42对此进行充分调节。

如图8(b)所示，当粘性胶通过与第二滚筒42的表面一起移动到达点B-B’时，施加到第二滚筒42的粘性胶开始印刷在转动的芯体10的表面。此时，随着芯体10转动并且还在如图7所示的纵向移动，在芯体10的表面形成螺旋线11。

此时，通过控制器60的控制使芯体10以第一移动速度移动第一转动持续时间，当第一转动持续时间期满时，芯体10以第二移动速度转动第二转动持续时间。因此，在芯体10的表面上依次形成具有不同螺距的第一和第二螺旋线11和12。在第一和第二转动持续时间相同的情况下，芯体10的表面上形成的第一和第二螺旋线11和12的长度相同，在第一和第二转动持续时间不相同的情况下，芯体10的表面上形成的第一和第二螺旋线11和12的长度不同。

当芯体10每分钟的转数与第二滚筒42每分钟的转数相同时，形成具有均匀宽度的螺旋线，当芯体10的纵向移动速度均匀时，形成具有均匀螺距的螺旋线11。此时，当芯体10的纵向移动速度增加时，螺旋线的螺距增加，而当芯体10的纵向移动速度减小时，螺旋线的螺距减小。图9表示上面形成了具有不同螺距和长度的两个螺旋线的芯体。

因此，可以通过区分芯体10的第一和第二移动速度来形成具有不同螺距的两个螺旋线，并且可以通过区分第一和第二转动持续时间来形成具有不同长度的两个螺旋线。

在天线有两个以上工作频带的情况下，针对每个工作频带不同地设置芯体10的纵向移动速度，并且芯体10因此以不同移动速度移动以便形成具有不同螺距的对应数量的螺旋线。通过如此制造，螺旋天线可以在多个频带上工作。在本发明的第二优选实施例中，由于控制器60控制滚筒40每分钟的转数和芯体10每分钟的转数和纵向移动速度，可以改善作为制造螺旋天线时最重要因素的螺旋天线螺距的精度。结果，即使在制造高频带天线时也可大大减少次品率。

如果用高温粘性胶在芯体10的表面上形成螺旋线，如本发明的第一优选实施例所述，以大约600-800℃的温度通过加热处理将芯体10在烘干器80中烘干。作为该处理的结果，螺旋线变得具有导电性。

另一方面，如果用室温粘性胶在芯体10的表面上形成螺旋线，由于粘性胶在室温中干燥，不需要进行烘干处理。这种情况下，通常用塑料作为芯体10的材料。

接下来，按照图10所示的步骤完成螺旋天线。图10表示按照本发明的第二优选实施例已经历连续制造处理之后的螺旋天线的侧视图。

粘性胶印刷在芯体10的表面上形成如图10(a)所示的第一和第二螺旋线11和12。接下来，将芯体10的较低部分浸入金属粘性胶中形成如图10(b)所示的端子13，此后，把金属固定件焊接在芯体10的端子13上以形成馈线15，如图10(C)所示。金属固定件使螺旋天线与诸如移动站之类的系统连接。接下来，将塑料树脂，即绝缘体外部模塑在芯体10上以形成外罩17，由此完成螺旋天线。

通过这些处理，制造了高精度螺旋天线，其中导电螺旋线印刷在芯体10的表面，而电连接到外部电路的馈线15形成在芯体10的下部。图11表示按照本发明第二优选实施例的螺旋天线的频率特性。

接下来，描述按照本发明第三优选实施例的螺旋天线制造方法。

图12表示按照本发明第三优选实施例的螺旋天线。

如图12所示，螺旋天线包括由绝缘材料制成并且具有沿芯体10的中心部分形成的空腔的芯体10；印刷在芯体10的外表面上并且具有导电性的螺旋线11；与芯体10下端上的螺旋线11形成连接并且电连接到外部电路的馈线12。螺旋线11和馈线12由导电粘性胶制成，并且圆柱体芯体10由诸如塑料或陶瓷之类的绝缘材料制成。用于制造第三优选实施例的螺旋天线的螺旋天线制造装置与本发明第一优选实施例的相同。

接下来，描述按照本发明第三优选实施例的螺旋天线制造方法。

首先，在芯体10的表面形成螺旋线11。由于在芯体10的表面上形成螺旋线11的方法与按照本发明第一和第二优选实施例的方法相同，不再提供详细描述。

通过在芯体10的表面上印刷粘性胶来形成螺旋线11，然后通过将芯体10的下端浸入金属粘性胶来形成馈线12，由此完成螺旋天线。通过焊接处理将芯体10安装在通信设备的内部PCB上。

图13(a)表示上面安装了按照本发明第三优选实施例的螺旋天线的PCB基板。图13(b)表示按照本发明第三优选实施例的螺旋天线在通信设备的PCB基板上的安装状态。

如图13(a)所示，通过切割和处理PCB基板70的上部形成安装螺旋天线的安装单元71。另一方面，由于按照本发明第三优选实施例的螺旋天线的芯体10具有内部空腔，形成具有凸出部分的安装单元71，凸出部分的尺寸与芯体10的内部直径相同，由此使芯体10实际插入凸出部分以附着到PCB基板70。

形成接合区(1and)72，以便可将按照本发明第三优选实施例的螺旋天线牢固地附着到PCB基板70并且可通过焊接处理或利用粘结剂将螺旋天线附着到安装单元71的下部。

形成将螺旋天线安装在PCB基板70上的安装单元71之后，通过焊接处理或利用胶水固定芯体10，在芯体10上，螺旋线11和馈线12插在安装单元71的凸出部分上。因此，将芯体10的馈线12附着到安装在PCB基板70的安装单元71上的接合区72，以便把按照本发明该优选实施例的螺旋天线安装在通信设备的PCB基板70上。

同时，在将耐热陶瓷材料用于芯体10的情况下，通过回流焊接法利用引线将芯体10连接到PCB基板70，在芯体10是具有低耐热性的塑料的情况下，用导电粘结剂代替焊接法将芯体10连接到PCB基板70。

除去天线所在的PCB基板70的安装单元71上底层图形以使天线自由辐射。

由于可将螺旋天线制成更小的尺寸，并且如上所述在将天线安装在通信设备内部时可直接将天线附着在PCB基板70上而不用另外的元件，使制造过程更简单。

另外，如上所述，由于按照本发明优选实施例的天线可以容易地安置在通信设备内部，该天线可以安装在PCB基板70的任何位置上，如图13(b)所示。

图14和15示出了各种例子，其中按照本发明第三优选实施例的天线安装在通信设备内部PCB基板的不同位置上。

如图所示，可将天线定位在与PCB基板70的一个角相邻的任何位置。

由于没有限制可安装天线的位置，当使用优选实施例的天线作为通信设备时，能够将天线安置在终端的下部，与用户的头部离开一定距离。因此，可以减少无线电波产生的有害影响。

以上述方式制造的天线可以容易地装备在诸如PCMCIA卡以及移动站之类的小型无线电通信设备中。

现在描述按照本发明第四优选实施例的螺旋天线制造方法。

图16(a)表示PCB基板的平面图，其上安装按照本发明第四优选实施例的螺旋天线。图16(b)表示图16(a)的PCB基板的侧视图。

在附图中，螺旋天线与本发明第三优选实施例的相同。然而，其上安装了芯体10的PCB基板70的结构与本发明第三优选实施例的不同。

如图16(b)所示，为了在PCB基板70的特定部分上安装已在上面印刷了螺旋线的芯体10，除去PCB基板70上和下表面上的某些底层图形以形成安装单元73。此时，形成具有预定形状的接合区74而不除去所有底层图形，以使芯体10安装在安装单元73的中心。在此，接合区74的尺寸可以与芯体10内部直径的尺寸对应。

接下来，把其上印刷了螺旋线的芯体10安置在接合区74上，然后，通过焊接处理或利用粘结剂将芯体10附着在接合区74上。因此，芯体10的馈线12粘接的PCB基板70的接合区74，以便芯体10和PCB基板70连接作为内置天线工作。

同时，在芯体由耐热陶瓷材料制成的情况下，通过回流焊接法利用引线将芯体10连接到PCB基板70，在芯体10是具有低耐热性的塑料的情况下，利用导电粘结剂将芯体10连接到PCB基板70。

图16(b)表示芯体10连接到PCB基板70的侧视图。如图所示，在本发明的第四优选实施例中，螺旋天线垂直于PCB基板70安装。

图17表示各种例子，其中按照本发明第四优选实施例的螺旋天线安装在PCB基板的不同位置上。如图所示，可将螺旋天线安装在与PCB基板的角相邻的各种位置。与上述本发明的第三和第四优选实施例相反，不是通过焊接或使用粘结剂将芯体安装在PCB基板上，，而是通过在PCB基板上附着金属固定件并且然后将金属固定件与芯体连接来使天线电连接到PCB基板。

图18表示按照本发明第五优选实施例的螺旋天线附着在PCB基板上之前或之后的侧视图。

如图18(a)所示，以与第三和第四优选实施例相同的方式在PCB基板70的特定部分上形成具有接合区的安装单元75，通过焊接处理将金属固定件76安装在该接合区上，如图18(b)所示。

如图18(c)所示，通过焊接芯体10，通过利用导电粘结剂使芯体与金属固定件76电连接，或通过在金属固定件76的上部形成与芯体10的内径对应的凸出部分来将芯体10附着在金属固定零件76。

图18(d)表示按照本发明第五优选实施例将芯体10附着在PCB基板上的状态的侧视图。如图所示，当利用金属固定件76安装天线时，天线不在PCB基板的上部之上伸出，由此使天线能够内置在通信设备内。

如本发明第三和第五优选实施例中所述，螺旋天线可以内置在移动通信设备内部，并且可以利用两个内置螺旋天线减少用于天线信号处理的元件。

图19表示PCB基板的示意平面图，其中安装了按照本发明第六优选实施例的两个螺旋天线。图20(a)表示现有技术的移动站信号处理器的电路图，和图20(b)表示按照本发明第六优选实施例使用两个螺旋天线的移动站的信号处理器的电路图。

如图20(a)所示，从天线接收的电波信号通过双工器，然后提供给接收电路(Rx)和发射电路(Tx)。此时，使用双工器防止提供给Rx和Tx波段的信号混合。该双工器尺寸大，并且元件成本贵，而双工器是现有信号处理器必需的元件。

然而，如图19和20(b)所示，在使用按照本发明第六优选实施例的两个天线天线的情况下，即在使用Rx天线a1和Tx天线a2的情况下，通过对应的Rx和Tx天线将信号提供给相应的RX电路和Tx电路。因此，不需要双工器，电路被简化并使其更便宜。

如果使用两个现有技术的外部天线，伸出两个天线以致它们有损于通信设备的外观并且该设备容易因外部冲击而损坏。然而，在使用如本发明第六优选实施例所示的内置天线的情况下，如图19所示，由于天线不伸出到设备外部，即使在使用Rx和Tx天线时，避免了与设备的外观以及因外部冲击损坏敏感性有关的问题。可使该设备的尺寸紧凑。

按照本发明第六优选实施例安装的天线的位置不限于图19所示的位置，该天线可以位于PCB基板的任何位置上。

在本发明的上述优选实施例中，用两个滚筒在芯体表面形成螺旋线，此外，可用一个或两个以上的滚筒形成螺旋线。

图21表示使用按照本发明优选实施例的滚筒的例子。如图所示，在使用三个滚筒41到43的情况下，第二滚筒在与第一滚筒41相反的方向转动，而第三滚筒43在与第二滚筒42相反的方向转动。这种情况下，芯体10在与第三滚筒43相反的方向转动。在使用一个滚筒的情况下，芯体10在与第一滚筒41相反的方向转动。此时，滚筒的数量越大，印刷在芯体上的粘性胶的量越少。

另外，可以通过改变与芯体接触的滚筒的形状和厚度来调节芯体表面上形成的螺旋线的宽度。

图22表示按照本发明优选实施例的各种滚筒形式。如图22(a)和(b)所示，通过改变滚筒的厚度或通过使滚筒的外部圆周倾斜到预定角度可改变芯体10上形成的螺旋线的宽度。也可以使滚筒的外径大于滚筒中心部分的直径，如图22(c)到(f)所示，由此在滚筒的外部和中部之间产生预定角度，从而改变芯体10上印刷的螺旋线的宽度。

在与芯体接触的滚筒的外部圆周较窄，或外部圆周的角度或滚筒的外部表面与中心部分之间的角度较小的情况下，减小了芯体的表面上形成的螺旋线的宽度，而当滚筒外部圆周的厚度增加时，增大了芯体表面上形成的螺旋线的宽度。通过选择滚筒外部圆周的角度或滚筒外边部分与中心部分之间的角度，可以形成具有更精确宽度的螺旋线。

通过调节粘性胶与滚筒之间，滚筒与滚筒之间，以及滚筒与芯体之间的间隙，也可以改变芯体表面上形成的螺旋线的宽度。这种情况下，由于通过改变间隙来调节印刷在芯体表面上的粘性胶的量，可以改变螺旋线的宽度。

在本发明的上述优选实施例中，在滚筒和芯体转动时，芯体在纵向方向移动，以便在芯体表面形成螺旋线。然而，本发明不限于这些方法，也可以在转动芯体和滚筒时在纵向方向移动滚筒，以便在芯体表面形成螺旋线。

与上述优选实施例不同，也可以不利用滚筒在芯体上形成螺旋线。图23表示按照本发明第七优选实施例的螺旋天线制造装置的示意图。

如图所示，螺旋天线制造装置包括芯体10；驱动芯体10的芯体驱动器20；将导电粘性胶印刷在芯体10的表面上的分配器33，控制芯体10的转动和芯体10在纵向方向移动的控制器60。

将导电粘性胶填充在分配器33中，分配器33按照内部压力的变化输出预定量的粘性胶，粘性胶输出所通过的出口位于芯体10的外表面上以使出口接触芯体10的表面。在本发明的优选实施例中，安装一个调节分配器33内部压力的设备，以调节从分配器33输出的粘性胶的量。由于这种设备对于本领域技术人员是公知的，在此部提供对该设备的详细说明。

为在芯体10上形成螺旋线，在本发明的上述优选实施例中，控制器60控制芯体驱动器20转动芯体10并且在纵向方向移动芯体10，此时，分配器33在芯体10的表面输出预定量的粘性胶，以使粘性胶印刷在芯体10的表面并且形成螺旋线11。

如同本发明的第一到第四优选实施例一样，可根据天线的工作频带通过调节芯体10每分钟的转数和转动持续时间来改变芯体10的表面上形成的螺旋线11的螺距和长度。

就是说，由于芯体10根据天线的工作频带和频带的数量在每个步骤以不同的移动速度移动，形成具有不同螺距的多个螺旋线11和12。此时，当针对相应步骤有区别底设置芯体10的转动持续时间时，可以形成具有不同长度的多个螺旋线。

按照本发明的上述优选实施例，也可以在芯体10的内部形成一个空腔，以便可设置一个鞭状天线穿过上面形成有螺旋线的芯体10的内部。图24表示螺旋天线，其中空腔形成在芯体10的内部。如图所示，当形成螺旋天线时，可使用根据本发明优选实施例的螺旋天线作为短粗天线或可伸缩天线。

为改善该天线特性，可以通过电镀工艺在芯体上进行镀金处理。同时，用于电镀的材料可以是银、金、镍、和锡。

尽管结合当前被认为最实用和优选的实施例描述了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明将覆盖包含在权利要求书精神和范围内的各种修改和等同设计。

Claims (27)

1.一种螺旋天线制造装置，包括：

由绝缘材料制成的芯体；

在芯体的表面上印刷导电粘性胶以形成螺旋线的第一滚筒；

转动第一滚筒的滚筒驱动器；

转动芯体并且在纵向方向移动该芯体的芯体驱动器；和

控制滚筒驱动器和芯体驱动器的控制器，用于控制芯体每分钟的转数、芯体的纵向移动速度和滚筒每分钟的转数，根据天线的工作频带设置纵向移动速度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该装置进一步包括：

包含粘性胶的胶盒；和

包括将粘性胶注入胶盒的粘性胶注射器的粘性胶提供器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于该装置进一步包括一个或多个与胶盒内的粘性胶接触并且转动，并向第一滚筒提供粘性胶的第二滚筒。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于第一滚筒的外部圆周以预定角度倾斜。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于第一滚筒中心部分的直径大于第一滚筒外边部分的直径。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该装置进一步包括：

向与第一滚筒接触的位置提供芯体的芯体提供器；和

烘干上面形成有螺旋线的芯体的烘干器。

7.一种螺旋天线制造装置，包括：

由绝缘材料制成的芯体；

包括导电粘性胶并且在芯体的表面上印刷粘性胶以形成螺旋线的分配器；

转动芯体并且在纵向方向移动该芯体的芯体驱动器；和

控制芯体驱动器的控制器，用于控制该芯体每分钟的转数和该芯体的纵向移动速度，根据天线的工作频带设置纵向移动速度。

8.一种螺旋天线，包括：

由绝缘材料制造的芯体，该芯体具有印刷在芯体表面上的导电螺旋线；和

形成在芯体的下部并且与外部电路电连接的馈线。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于该天线进一步包括一个由绝缘材料制成并覆盖该芯体外部的外罩。

10.一种螺旋天线制造方法，包括步骤：

在由绝缘材料制成的芯体表面上印刷导电螺旋线；

将该芯体的一部分浸入导电粘性胶以形成端子；

将馈线连接到该芯体的端子，该馈线电连接到外部电路；和

利用绝缘材料的外罩封闭芯体的外部。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于该方法进一步包括烘干上面形成有螺旋线的芯体的步骤。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于该方法进一步包括通过电镀处理电镀该芯体上印刷的螺旋线的步骤。

13.一种螺旋天线制造装置，包括：

由绝缘材料制成的芯体；

在该芯体的表面上印刷导电粘性胶以形成包括第一频带的第一螺旋线和第二频带的第二螺旋线的螺旋线单元的滚筒；

转动该滚筒的滚筒驱动器；

转动该芯体并且在芯体的纵向方向移动该芯体的芯体驱动器；和

控制滚筒驱动器和芯体驱动器的控制器，用于控制该芯体每分钟的转数和该滚筒每分钟的转数，并且随后按照根据该天线工作的第一频带设置的第一移动速度和按照根据第二频带设置的第二移动速度控制该芯体驱动器。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于控制器在第一设置时间期间按照第一移动速度控制芯体驱动器，然后在第二设置时间期间按照第二移动速度控制芯体驱动器，并且按照该天线的工作频带改变第一和第二设置时间。

15.一种螺旋天线制造装置，包括：

由绝缘材料制造的芯体；

包括导电粘性胶并且在该芯体的表面上印刷粘性胶以形成包括第一频带的第一螺旋线和第二频带的第二螺旋线的螺旋线单元的分配器；

转动该芯体并且在纵向方向移动该芯体的芯体驱动器；和

控制芯体驱动器的控制器，用于控制该芯体每分钟的转数，并且按照根据该天线工作的第一频带设置的第一移动速度和按照根据第二频带设置的第二移动速度来顺序控制芯体驱动器。

16.一种螺旋天线，包括：

由绝缘材料制造并具有导电螺旋线单元的芯体，该螺旋线单元包括印刷在芯体表面上的第一频带的第一螺旋线和第二频带的第二螺旋线；和

形成在该芯体的下部并且与外部电路电连接的馈线。

17.根据权利要求16所述的天线，其特征在于该天线进一步包括由绝缘材料制成并且覆盖该芯体外部的外罩。

18.一种螺旋天线制造方法，包括步骤：

在绝缘的芯体表面上印刷螺旋线单元，该螺旋线单元包括第一频带的第一螺旋线和第二频带的第二螺旋线；

将一部分芯体浸入导电粘性胶以形成端子；

将馈线连接到该芯体的端子，该馈线电连接到外部电路；和

利用绝缘外罩封闭该芯体的外部。

19.安装在通信设备内部的电路板上的天线中的螺旋天线，包括：

由绝缘材料制成的芯体；

以螺旋结构形成在该芯体整个表面上的导电线路；和

连接到导电线路，形成在该芯体的下部，并且电连接到电路板和导电线路的馈线，该馈线由导电粘性胶制成。

20.根据权利要求19所述的天线，其特征在于该芯体由绝缘材料制成并且包括形成在该芯体内的空腔，和在通信设备的电路板上形成的具有凸出部分的绝缘单元，凸出部分的尺寸对应于该芯体的内径，该芯体插在绝缘单元的凸出部分上以便安装在电路板上。

21.根据权利要求19所述的天线，其特征在于在通信设备的电路板上形成具有接合区的绝缘单元，接合区的尺寸对应于该芯体的内径，该芯体垂直安装在绝缘单元的接合区。

22.根据权利要求19所述的天线，其特征在在通信设备内部的电路板上安装两个螺旋天线。

23.在制造安装在通信设备内部的电路板上的天线的方法中，一种螺旋天线的制造方法，包括步骤：

(a)在芯体表面上印刷导电线路做为螺旋图形；

(b)将该芯体的一部分浸入导电粘性胶中以形成馈线；和

(c)在通信设备的内部电路板上安装该芯体。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于该方法进一步包括在该芯体的内部形成空腔的情况下，在通信设备的电路板上形成安装单元的步骤，该安装单元具有一个凸出部分，该凸出部分具有与该芯体内径对应的尺寸，在步骤(c)中，该芯体插在安装单元的凸出部分上以安装在电路板上。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于通过焊接处理将该芯体的馈线安装在电路板上。

26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于利用导电粘结剂将该芯体的馈线安装在电路板上。

27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于在步骤(c)中，在通过焊接或使用导电粘结剂将金属固定件安装在电路板上之后，将该芯体电连接到金属固定件。

Images